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A la recherche du xénon manquant

Les gaz nobles (aussi appelés gaz rares), comme le xénon, constituent le groupe d’éléments les plus inertes. Ils peuvent cependant devenir réactifs dans des conditions extrêmes. Une équipe scientifique internationale a combiné plusieurs techniques de rayonnement synchrotron avec la modélisation, pour déterminer si le xénon et l’oxygène peuvent réagir ensemble sous haute pression – ce qui est impossible dans les conditions normales. L’équipe a ainsi réussi à synthétiser deux oxydes sous haute pression montrant que le xénon est réactif aux pressions de l’intérieur de la Terre. Cette étude pourrait aider à résoudre le « paradoxe du xénon manquant » dans l’atmosphère terrestre, en apportant une preuve d’un possible stockage dans les profondeurs de la Terre.

Le xénon est très rare dans notre atmosphère, alors qu’il est nettement plus abondant dans des météorites similaires à celles qui ont formé la Terre il y a 4,54 milliards d’années. Plusieurs hypothèses ont été formulées pour expliquer ce « paradoxe du xénon manquant ». L’une des principales serait le stockage du xénon dans les profondeurs de la Terre, ce qui explique les études menées sur la réactivité chimique du xénon sous pressions extrêmes (jusqu’à 3,6 millions d’atmosphères, au centre de la Terre).

L’équipe de chercheurs a voulu savoir si le xénon et l’oxygène, qui est l’élément le plus abondant dans le manteau Terrestre, pouvaient réagir ensemble sous haute pression. Des mélanges des gaz xénon et oxygène ont été chargés dans des cellules à enclumes de diamants, où ils ont été comprimés jusqu’à presque 1 million d’atmosphères et chauffés à l’aide d’un laser infrarouge pour induire les réactions. Des réactions ont effectivement eu lieu et deux oxydes ont ainsi été synthétisés et caractérisés : Xe2O5 et Xe3O2.

Ces produits ont été caractérisés par diffraction de rayons X microfocalisés et absorption de rayons X, sur les lignes de lumière ID27 et BM23 de l’ESRF, le synchrotron européen à Grenoble, qui sont spécialisées respectivement dans ces deux techniques. Les données expérimentales ont été analysées à l’Université de Cambridge, où de nouveaux oxydes stables sous pression ont également été prédits. Ces travaux montrent donc que le xénon est plus réactif chimiquement que ce que l’on pensait.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Nature

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